فيزياء الكم مرادفة لميكانيكا الكم لأن الكم هو المصطلح الفيزيائي المستخدم لوصف أصغر كمية من الطاقة، ومن خلال هذه المقالة سنتعرف على فيزياء الكم.
معلومات عن فيزياء الكم
ميكانيكا الكم هي مجموعة من النظريات الفيزيائية التي تشرح الظواهر على مستوى الجسيمات والذرات دون الذرية، والتي ظهرت في القرن العشرين، حيث جمعت بين خاصية الموجة وخاصية الجسيم لتظهر تسمى ثنائية الموجة، لذلك أصبحت فيزياء الكم مسؤولة عن التفسير المادي على المستوى الذري. تطبيقه على الميكانيكا الكلاسيكية مع تأثير مختلف للطائرة عليها، لذلك أصبحت ميكانيكا الكم معممة للفيزياء الكلاسيكية لأنها يمكن أن تطبقها على المستويين العادي والذري.
يرجع اسم هذا الاسم إلى أهمية الكم في بنائه، لذلك يستخدم مصطلح ميكانيكا الكم كمرادف لمصطلح نظرية الكم أو فيزياء الكم، وهناك العديد من الكتب التي تستخدم مصطلح ميكانيكا الكم للإشارة إلى غير – ميكانيكا الكم النسبية.
الكم هو مصطلح فيزيائي يستخدم لسرقة أقل كمية من الطاقة تقسم إليها بعض الخصائص الطبيعية، حيث يتم نقلها على شكل كمية، وتستخدم للإشارة إلى كميات معينة من الطاقة تنبعث بشكل مستمر.
معلومات عن فيزياء الكم
نظرية الكم
فيزياء الكم أو نظرية الكم، كما يقال لها في ميكانيكا الكم، هي جزء من الفيزياء، وخاصة الفيزياء الحديثة، حيث أنها تهتم بدراسة الضوء على نفس المستوى الذري ودون الذري وسلوك المادة، بمعنى أنه يقاس بأبعاد نانومتر على الأكثر، لأن النانومتر الواحد يساوي حوالي 1 × 10 -9 أمتار. تشرح ميكانيكا الكم سلوك الذرة ومكوناتها الأساسية، وهي النيوترونات، والبروتونات، والإلكترونات، وكذلك مكونات مكوناتها الأساسية، وهي الكواركات، ويمكن دمجها أو تفريقها.
تُعنى الفيزياء الكلاسيكية بدراسة المسائل العددية مثل الميكانيكا، ومعها تُعنى الفيزياء بتحديد الموضع الدقيق لجسم ما. يتضمن الحل الكمي لجسم ما إمكانيات لخصائص قابلة للقياس مثل الطاقة، والزخم، والزخم الزاوي، والموضع، بالإضافة إلى تحديد الزخم (إنه تعبير عن مقدار الحركة، الذي يقتصر على الأشياء فقط. ولا يمكن للموجات أن تكتسب قوة الدفع)،
يمكن أن يحدث كل هذا في الفيزياء الكلاسيكية، ومن خلالها نكتسب معلومات حول الأنظمة الفيزيائية بين الحاضر والمستقبل والماضي، مثل معرفتنا بموعد اقتراب مذنب هالي من كوكب الأرض، لكن موقع الجسيمات الذرية ودون الذرية لا يمكنه ذلك. يتم تحديدها بدرجة عالية، وهذا شيء لا يمكن تطبيقه في ميكانيكا الكم.
أدت الطبيعة الغريبة للسلوك الموجود في العالم الكمومي إلى عدم القدرة على تحديد خصائص النظام الكمومي بدقة. كل هذه الخصائص يمكن أن تتشكل، بقيمتها، وظائف مستمرة وليست ثابتة كموقع، أو يمكن تكوين تبعيات متقطعة مثل الطاقة، لذا فإن ميكانيكا الكم تعطي احتمالية أكبر لوجود الجسم في أي نقطة من الفضاء المدروس وليس الموضع الدقيق للكائن، فهو يحدد المسارات التي يكون فيها وجود الكائن كبيرًا، لكنه لا يلغي إمكانية وجوده في أي نقطة من الفراغ.
نظرية الكم – معلومات عن فيزياء الكم
بداية ميكانيكا الكم
الفيزياء هي العلم الذي تكون التجربة فيه محور تركيزها الأساسي، وبناءً عليه يجب أن تتفق النظريات الفيزيائية مع التجارب حتى يتم قبولها، وبعد نصف القرن التاسع عشر ظهرت الفيزياء بعد تجارب أوضحت نتائج غريبة، لذلك ارتبطت هذه التجارب إلى دراسة الجزيئات وسلوك الذرات وأعطت نتائج غير مقبولة بالنسبة للتفسير الكلاسيكي لهذه الظواهر، أدت النتائج إلى التفكير في بعض مبادئ الفيزياء الأساسية وضرورة تفسير الظواهر الطبيعية بطريقة مبتكرة تختلف عن الماضي، والذي يُعرف بميكانيكا الكم.
ظهرت نظرية الكم عندما حدث الخلل في الفيزياء الكلاسيكية من خلال شرح بعض الظواهر، ومن أبرز هذه الظواهر إشعاع الجسم الأسود، وتأثير كومبتون، والظاهرة الكهروضوئية، وكذلك خطوط انبعاث ذرة الهيدروجين، وتفسيرها. أدت هذه الظواهر إلى ولادة ميكانيكا الكم. تعقيد لم نتمكن من ملاحظته لولا ظهور ميكانيكا الكم.
بداية ميكانيكا الكم – معلومات عن فيزياء الكم
الأفكار الأساسية في ميكانيكا الكم
هناك العديد من الأفكار الأساسية في ميكانيكا الكم التي تدعم علم الكم، بما في ذلك:
- لا يمكن تطبيق الفيزياء الكلاسيكية في المستويات الذرية ودون الذرية على الظواهر الطبيعية، مثل قوانين نيوتن، لأنها قد تؤدي إلى فشلها.
- يجب أن تتم الترجمة أولاً على النظام الفيزيائي، سواء كان الضوء أو الجسيمات تقاس بالنانومتر أو الموجات، لأنه لا يمكن التعامل معها بدون تجربة، وهذا يندرج تحت اسم الجسيم أو خاصية الموجة للأنظمة دون الذرية.
- مبدأ اللاحتمية يخبرنا هذا المبدأ أننا غير قادرين على تحديد موضع الجسيم وزخمه بدقة عالية ومتزامنة، ويمكن تطبيقه على الطاقة والوقت، لذلك لا يمكن تحديد طاقة النظام بدقة وكيف الكثير من الوقت هو لحفظ الطاقة.
- تأتي الطاقة في عبوات منفصلة وليست حزمة مستمرة، كما توصل إليها العالم ماكس بلانك عندما حل مشكلة كارثة الأشعة فوق البنفسجية المرتبطة بتفسير الطيف الكهرومغناطيسي الخارج من الجسم الأسود، وكان الحل في قياس الطاقة من خلال فكرة ماكس بلاند.
أفكار أساسية في ميكانيكا الكم – معلومات عن فيزياء الكم
